PHYSIQUE DANS LA VOIE MATHEMATIQUES PHYSIQUE (MP) I

PHYSIQUE DANS LA VOIE MATHEMATIQUES PHYSIQUE (MP)
I. OBJECTIFS DE FORMATION
L’enseignement de la physique dans la classe de deuxième année MP s’inscrit dans la
continuité de l’enseignement de première année MPSI. Il a vocation à apporter les
connaissances fondamentales indispensables à la formation d’un futur ingénieur, enseignant
ou chercheur.
Les principes directeurs du programme de MPSI sont conservés : promotion nouvelle
de l’expérience, de la compréhension physique du phénomène étudié et réduction significative
du recours à la technicité calculatoire nécessaire à la résolution des exercices et problèmes.
Dans un monde en évolution rapide, où une somme énorme de connaissances est
disponible, l’enseignement dispensé par le professeur doit éveiller la curiosité face au monde
réel, promouvoir le sens de l’observation qui est à l’origine des grandes découvertes et
développer chez l’étudiant le goût de l’expérience et du concret et son articulation avec la
démarche d’analyse et de synthèse.
La formation dispensée au cours des deux années de préparation doit, dans une
approche équilibrée entre théorie et expérience, apporter à l’étudiant les outils conceptuels et
méthodologiques pour lui permettre de comprendre le monde naturel et technique qui
l’entoure et de faire l’analyse critique des phénomènes étudiés.
L’objectif essentiel est que l’étudiant devienne graduellement acteur de sa formation,
qu’il comprenne mieux l’impact de la science et que, plus assuré dans ses connaissances, il
soit préparé à poursuivre son cursus d’études dans les grandes écoles.
La méthode scientifique utilisée, empreinte de rigueur et de sens critique permanent,
doit permettre à l’étudiant, sur toute question du programme :
- de communiquer l’essentiel des résultats sous forme claire et concise, tant à l’oral
qu’à l’écrit ;
- d’en analyser le caractère de pertinence : modèle utilisé, limites du modèle, influence
des paramètres, homogénéité des formules, symétries, interprétation des cas limites, ordres de
grandeur et précision ;
- d’en rechercher l’impact pratique.
L’utilisation de l’outil informatique (acquisition et traitement de données
expérimentales, simulations…) renforce le lien entre la théorie et l’activité expérimentale. Là
aussi, l’étudiant doit développer son esprit critique, dans le choix des paramètres retenus par
exemple, ou la discussion des modèles utilisés.
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II. PROGRAMME
PREAMBULE
1) A propos de la démarche expérimentale
Dans la filière MP, l’approche expérimentale de la physique est affirmée. Elle est
proposée aux élèves sous des formes variées et complémentaires qui permettent d’aborder
les phénomènes physiques de manière inductive :
- les expériences de cours ;
- les travaux pratiques (TP) ;
- les travaux d’initiative personnelle encadrés (TIPE), introduits par la réforme
de 95.
Si le TIPE relève de l’initiative de l’étudiant, l’expérience de cours et le TP relèvent de la
responsabilité professorale : si le programme propose des thèmes de TP choisis notamment
pour illustrer le cours de physique, ceux-ci peuvent être remplacés par tout thème à l’initiative
du professeur et ne faisant appel qu’aux connaissances au programme de la classe.
2) A propos des techniques de calcul
Il convient dans ce domaine de naviguer entre deux écueils : en mettant la barre trop
haut on risque de décourager les étudiants et de leur donner une image desséchée de la
physique, mais en la plaçant trop bas on les prive des outils nécessaires pour progresser dans
l’étude de la physique.
Les calculs ne doivent en en aucun cas passer au premier plan. S’il s’agit bien de savoir
mettre en équations la situation modélisée, la résolution mathématique ne doit en aucun cas
obérer la compréhension physique du phénomène étudié. Les exercices ne faisant appel
qu’aux seules techniques de calcul étant bannis, l’attention de l’étudiant, libérée d’une charge
lourde et inappropriée doit être reportée sur la conceptualisation et/ou l’approche
expérimentale du phénomène lui- même, stimulant ainsi une attitude active et créatrice.
Questions et exercices seront orientés dans ce sens.
Les techniques de calcul ne doivent pas constituer un obstacle infranchissable empêchant par
exemple les étudiants de suivre un cours avec profit. Il importe de ne pas sous-estimer leurs
besoins de formation dans ce domaine.
3) A propos de l’évaluation
Les pratiques d’évaluation doivent être cohérentes avec l’esprit même du programme.
Il va de soi que les spécificités de la filière MP doivent se retrouver dans les modalités
d’évaluation et de contrôle des connaissances. Celles-ci doivent respecter l’esprit des
objectifs : tester l’aptitude de l’étudiant moins à résoudre les équations qu’à les poser, puis à
analyser les résultats, tant dans leur caractère théorique que pratique.
Le programme a été rédigé et abondamment commenté de façon à limiter toute dérive
inflationniste. Afin de revaloriser les contenus au détriment des calculs, il est souhaitable de
diversifier les modes d’évaluation : questions qualitatives, questions synthétiques, questions
de culture, ordres de grandeurs, discussion d’ordre expérimental…
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PHYSIQUE VOIE MATHEMATIQUES PHYSIQUE (MP)
L’angle solide n’est pas utilisé en première année ; il est introduit en seconde année lorsque le
professeur le juge nécessaire.
A . MÉCANIQUE
Les lois de la mécanique des systèmes sont formulées pour les systèmes fermés. Aucune connaissance
ne peut être exigée sur la mise en œuvre de ces lois pour un système ouvert.
A.1. Mécanique des systèmes
Programme
Centre de masse ou d’inertie. Quantité de
mouvement totale ou résultante cinétique, moment .
cinétique et énergie cinétique pour un système
discret de point matériels ou une distribution
continue de masse. Référentiel barycentrique,
théorèmes de König.
Commentaire
Actions extérieures et intérieures à un système On peut utiliser indifféremment les termes
matériel.
« actions » ou « efforts ».
Théorème de la résultante cinétique et mouvement On souligne le lien avec la « relation
du centre de masse. Loi de conservation de la fondamentale » de la dynamique vue en première
quantité de mouvement pour un système isolé.
année.
Théorème du moment cinétique en un point fixe et
en projection sur un axe fixe ; théorème du
moment cinétique au centre de masse ou dans le
référentiel barycentrique. Loi de conservation du
moment cinétique pour un système isolé.
Au choix de l’enseignant, les « théorèmes
généraux » sont déduits des lois de Newton
enseignées en première année, ou d’une
postulation torsorielle des lois de la Mécanique.
Puissance et travail d’un système de forces. On dégage le lien de ce théorème avec le premier
Énergie potentielle. Théorème de l’énergie principe de la thermodynamique.
cinétique. Énergie mécanique et conditions de sa
conservation.
A.2. Mécanique du solide
Les rubriques ci-dessous recensent les éléments de mécanique des solides pouvant être utilisés dans
les exercices et les problèmes de physique. Elles ne peuvent pas faire l’objet de questions de cours. Le
mouvement d’un solide par rapport au référentiel du laboratoire ne peut pas faire intervenir plus d’un
degré de liberté de rotation par rapport à ce référentiel. L’étude des systèmes articulés de plusieurs
solides est exclusivement du ressort des Sciences Industrielles.
Programme
Moment cinétique et énergie cinétique d’un solide
ayant un point de vitesse nulle. Définition et
utilisation du moment d’inertie par rapport à un
axe.
Commentaire
Les problèmes ou exercices de physique faisant
intervenir des éléments de mécanique du solide ne
doivent pas faire appel à des connaissances
relatives à l’opérateur d’inertie.
Le calcul des moments d’inertie est hors
programme.
Contact de deux solides. Lois phénoménologiques Les problèmes et exercices ne doivent pas faire
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de Coulomb relatives au frottement de glissement. intervenir les frottements de roulement et de
pivotement.
Liaison rotule et liaison pivot ; modèle des On fait ressortir le fait que dans le cas d’une
liaisons parfaites.
liaison pivot, même parfaite, les actions de liaison
ne peuvent pas en général être représentées par
une seule force rencontrant l’axe.
Mouvement d’un solide en rotation autour d’un Le théorème du moment cinétique en un point
axe dont la direction reste fixe par rapport à un mobile autre que le centre d’inertie est hors
référentiel galiléen.
programme. Toute étude de l’équilibrage statique
ou dynamique d’un solide en rotation est hors
programme.
B . ÉLECTROCINÉTIQUE
Les composants au programme de seconde année MP sont les mêmes que ceux du programme de
première année MPSI . Aucune connaissance particulière sur les diodes, diodes Zener… ne peut être
exigée.
Programme
Composition en fréquence d’un signal périodique.
Valeur moyenne, fondamental et harmoniques.
Commentaire
Effet d’un filtre du premier ou du second ordre sur
la composition spectrale d’un signal périodique ; On s’attache à montrer en travaux pratiques et à
utilisation de la fonction de transfert ; filtres l’aide de logiciels dans quelle mesure ces
passe-bas, passe-haut, passe-bande.
différents qualificatifs sont appropriés.
Caractère intégrateur ou dérivateur dans un On illustre quantitativement
domaine limité de fréquences.
comportements.
ces
différents
C . ÉLECTROMAGNÉTISME
C.1. Électrostatique
On fait ressortir sur des exemples que l’étude de l’électrostatique n’a pas pour seul objet cette
discipline proprement dite mais qu’elle fournit aussi des modèles mathématiques adaptables à de très
nombreux domaines, la conduction thermique par exemple.
Programme
Formulation locale des lois de l’électrostatique
pour le champ et le potentiel.
Commentaire
Conducteur en équilibre électrostatique , caractère
équipotentiel. Caractère superficiel de la
répartition de charges sur un conducteur.
Théorème de Coulomb.
Une étude théorique générale de l’équilibre d’un
système de conducteurs (théorème d’unicité,
coefficients d’influence…) est exclue. En
revanche, on peut faire étudier des cartes de
lignes de champ en présence de conducteurs, en
faisant apparaître que les surfaces de ces derniers
imposent des conditions aux limites pour le
potentiel.
La pression électrostatique ainsi que le calcul des
forces exercées sur les conducteurs à partir de
l’énergie électrostatique sont hors programme.
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Condensateur. Condensateur plan idéal.
A l’occasion de calculs de capacités simples, c’est
à dire dans lesquels n’intervient qu’une seule
variable d’espace, on peut mentionner
l’importance de la dimension du problème
étudié : ainsi l’équation de Laplace donne-t-elle
des solutions en 1/r ou en ln(r) selon que le
problème est à trois ou deux dimensions. Seule la
mémorisation de l’expression de la capacité du
condensateur plan est exigible.
C.2. Équations de Maxwell
On évoque le problème de la nature du référentiel par rapport auquel les équations de Maxwell sont
postulées. A l’occasion par exemple de l’établissement de la transformation galiléenne du champ
électromagnétique, on signale les contradictions auxquelles peut conduire l’emploi simultané de
l’électromagnétisme de Maxwell et de la mécanique de Newton. Le formalisme quadridimensionnel et
la transformation relativiste des champs sont exclus. Les vecteurs excitation électrique D et
magnétique H n’ont pas à être introduits.
Programme
Densités de charge et de courant. Formulation
locale du principe de conservation de la charge.
Commentaire
Forme locale et forme intégrale des équations de On fait remarquer que les potentiels A et V ne
Maxwell. Potentiels vecteur A et scalaire V.
sont pas uniques. La mémorisation d’aucune
condition de jauge ne peut être exigée ; les
équations de propagation des potentiels
satisfaisant à la condition de jauge de Lorentz
sont hors programme. Les expressions des
« potentiels retardés » sont admises sans
justification.
Régimes permanents. Approximation des régimes On fait le lien avec les propriétés du champ
quasi-stationnaires (ou quasi-permanents).
magnétique permanent affirmées en première
année.
Relations entre les composantes du champ On indique que les relations de passage se
électromagnétique de part et d’autre d’une substituent aux équations de Maxwell dans le cas
interface (relations de passage).
d’une modélisation surfacique.
C.3. Énergie électromagnétique
Programme
Puissance volumique cédée par le champ aux
porteurs de charge.
Commentaire
Cas particulier d’un milieu conducteur ohmique : La forme locale de la loi d’Ohm est présentée
loi d’Ohm locale, densité volumique de puissance comme une loi phénoménologique ; aucune
Joule.
justification microscopique n’est demandée.
Densité volumique d’énergie électromagnétique et L’expression
de
la
densité
d’énergie
vecteur de Poynting.
électromagnétique est affirmée et peut être
Equation locale de Poynting.
vérifiée sur les exemples du condensateur plan et
du solénoïde illimité.
On affirme la signification physique du vecteur de
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Poynting. On interprète l’équation locale de
Poynting comme la traduction d’un bilan
d’énergie électromagnétique, que l’on pourra
comparer à d’autres bilans, comme celui de la
charge électrique.
La démonstration de
l’équation locale à partir des équations de
Maxwell est hors programme.
C.4. Propagation et rayonnement
Programme
Commentaire
Équations de propagation des champs dans une On fait ressortir le caractère idéal du modèle de
région sans charges ni courants. Structure de l’onde
plane
monochromatique
comme
l’onde plane progressive. Cas particulier de l’onde composante élémentaire d’un paquet d’ondes.
monochromatique (ou harmonique).
États de polarisation d’une onde plane progressive Les polariseurs sont introduits en travaux
et monochromatique.
pratiques. Les lames à retard sont hors
programme.
Propagation d’une onde plane transverse Pour le plasma, on utilise le modèle le plus
progressive monochromatique dans un plasma. simple : celui d’un milieu dilué dont les charges
Fréquence de coupure. Dispersion, vitesse de sont sans interaction entre elles et où les ions sont
phase et vitesse de groupe.
immobiles. Le but est uniquement de faire
apparaître la relation de dispersion et ses
conséquences. Toute étude des champs dans les
milieux matériels est exclue.
Réflexion sous inc idence normale d’une onde L’étude se limite à celle des champs de l’onde
plane, progressive et monochromatique sur un réfléchie et de l’onde stationnaire. L’étude de
plan conducteur parfait. Onde stationnaire.
l’effet de peau est hors programme.
Propagation guidée entre deux plans métalliques L’étude se limite à celle des champs du mode
parallèles. Application au guide d’ondes infini à fondamental TE10 . On met en évidence le fait que
section rectangulaire.
la relation de dispersion et la présence d’une
fréquence de coupure sont dues aux conditions
aux limites.
Structure à grande distance du champ d’un dipôle La connaissance et la démonstration des résultats
oscillant. Puissance rayonnée.
ne sont pas exigibles mais la succession des
approximations qui y conduisent doit être connue
des étudiants. En particulier, les expressions des
potentiels retardés sont admises. On fait
apparaître les différentes échelles de longueur
pertinentes (extension spatiale du dipôle,
longueur d’onde λ et distance r au point
d’observation) et leur hiérarchie dans l’obtention
des expressions des champs E et B. On se borne à
présenter celles-ci uniquement dans la zone de
rayonnement définie par r >> λ.
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C.5. Compléments de magnétostatique
Programme
Exemples de calcul de champs B créés par des
courants non filiformes à l’aide du théorème
d’Ampère.
Commentaire
Forces de Laplace.
La densité volumique de force de Laplace j ∧B est
simplement affirmée.
Le calcul de la résultante et du moment résulta nt
des forces de Laplace exercées sur un circuit à
partir du flux magnétique ou de l’énergie
magnétique est hors programme.
Potentiel vecteur et champ magnétique créés par
un dipôle magnétique.
Moment magnétique d’un circuit filiforme fermé
plan.
Les expressions sont admises. On souligne
l’analogie avec le champ électrique créé par un
dipôle électrostatique. On se borne à contrôler
l’expression du champ B dans le cas d’une spire
circulaire, en un point éloigné sur l’axe de
révolution.
Action d’un champ magnétique extérieur sur un
dipôle magnétique.
L’expression du moment du couple exercé par un
champ magnétique uniforme sur un circuit
filiforme fermé est établie sur un cas particulier à
l’aide des forces de Laplace; la généralisation du
résultat est admise.
On montre sur un exemple que la résultante n’est
pas nulle en général lorsque le champ extérieur
n’est pas uniforme, mais aucune expression
générale de cette résultante n’est au programme.
On admet l’expression de l’énergie potentielle
d’interaction entre un dipôle magnétique et des
sources de champ B permanent.
C.6. Induction électromagnétique
Programme
Commentaire
∂A
n’est
Circuit fixe dans un champ magnétique variable : La notion de « champ électromoteur » −
∂t
circulation du champ électrique, loi de Faraday.
pas exigible.
On effectue le lien avec le
d’électrocinétique de première année.
Auto-induction.
cours
Induction mutuelle entre deux circuits filiformes
fermés. Energie magnétique d’un ensemble de
L’expression de l’énergie magnétique en fonction
deux circuits filiformes fermés indéformables et de j et A est hors programme.
fixes : expression en fonction des intensités des
courants et des coefficients d’inductance.
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Circuit mobile dans un champ magnétique La notion de « champ électromoteur » n’est pas
permanent : circulation de ve ^ B. Loi de Faraday. exigible. Le terme ve ^ B peut être introduit en
utilisant les transformations non relativistes des
forces et des vitesses mais cette démarche n’est
pas imposée.
On se borne à vérifier sur un exemple simple la
loi de Faraday dont on affirme la généralité. On
évite les situations particulières où la loi de
Faraday ne s’applique pas. La notion de flux
coupé est hors programme.
On fait remarquer sur un exemple simple que
dans le cas d’un champ magnétique permanent la
puissance de la fém induite est opposée à la
puissance des forces de Laplace (conversion
électromécanique d’énergie). La démonstration
du théorème de Maxwell relatif au travail des
forces de Laplace est hors programme.
D . OPTIQUE
Optique ondulatoire
On se limite aux situations telles qu’une description en termes d’ondes scalaires est suffisante.
Le programme d’optique géométrique reste limité à celui qui est défini en première année MPSI. ; en
particulier, le principe de Fermat et la condition de stigmatisme sont hors programme. Le théorème
de Malus, outil nécessaire à l’étude de l’optique ondulatoire, est admis.
Programme
Commentaire
Chemin optique le long d’un rayon lumineux et
retard de phase associé. Surfaces d’onde (ou
équiphase). Théorème de Malus.
Interférences non localisées entre deux ondes On se limite aux miroirs de Fresnel et aux trous
totalement cohérentes entre elles.
(ou fentes) de Young. L’étude de tout dispositif
utilisant des lentilles et/ou des prismes (bilentilles
de Billet, de Meslin, biprisme de Fresnel…) est
hors programme
On explique qualitativement à l’aide d’un modèle
de trains d’onde pourquoi la durée de cohérence
temporelle de la source impose des limitations à
la cohérence mutuelle des deux ondes , mais toute
étude générale de la cohérence (cohérence
partielle, cohérence spatiale…) est exclue.
Interféromètre de Michelson : utilisation en lame On montre l’équivalence de l’interféromètre de
d’air , anneaux d’égale inclinaison ; utilisation en Michelson à une lame d’air à faces parallèles ou
coin d’air , franges rectilignes.
à un coin d’air. Dans le cas où l’interféromètre
est éclairé par une source ponctuelle, on raisonne
à l’aide des sources images secondaires.
Dans chacun des deux cas, on fait observer
expérimentalement la localisation des franges
lorsque la source utilisée est étendue. Le théorème
de la localisation est exclu de même que toute
étude quantitative de la localisation
Principe de Huygens-Fresnel.
Le principe de Huygens - Fresnel est énoncé de
Diffraction à l’infini d’une onde plane par une façon qualitative. Lors de sa mise en œuvre
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ouverture plane. Limite de l’optique géométrique. mathématique pour la diffraction à l’infini, on
Cas d’une ouverture rectangulaire, d’une fente s’attache uniquement aux différences de phase
allongée.
entre les ondes secondaires, sans se préoccuper
des facteurs d’amplitude.
Réseaux plans.
L’étude consiste à déterminer le plus simplement
possible, comme résultant d’une condition
d’interférences exactement constructives, les
directions correspondant aux maxima principaux,
sans prendre en compte la forme du motif
diffractant. On souligne qualitativement l’effet de
l’interférence d’un grand nombre d’ondes
cohérentes entre elles sur la directivité de l’onde
résultante, mais le calcul et les expressions de
l’amplitude et de l’intensité diffractées sont hors
programme.
L’étude du pouvoir séparateur est hors
programme.
E . THERMODYNAMIQUE
Transferts thermiques
Certaines parties du programme de première année (premier et second principes en particulier) ne
figurent pas de façon explicite dans celui de seconde année. Elles sont reprises par le professeur à
l’occasion d’exercices ou de problèmes.
Programme
Commentaire
Présentation des modes de transfert thermique On se limite à des problèmes se ramenant à une
d'énergie: conduction, convection et rayonnement. seule variable géométrique. La convection n’est
introduite que de façon qualitative.
Loi de Fourier relative à la conduction thermique, L’analogie entre les lois phénoménologiques
conductivité thermique.
d’Ohm et de Fourier est soulignée. Toute
modélisation microscopique de la loi de Fourier
est exclue.
On établit, à l’aide du premier principe appliqué
à un volume élémentaire, l’équation de la
diffusion
thermique,
en
géométrie
unidimensionnelle ; la mémorisation de cette
équation ne peut être exigée. Aucune méthode de
résolution de cette équation ne peut être supposée
connue.
Conduction thermique en régime permanent, On se limite aux situations ne faisant intervenir
conductance et résistance thermique.
qu’une seule variable d’espace. On signale les
analogies avec le calcul des conductances
électriques et des capacités de condensateurs.
Seule la mémorisation de l’expression de la
résistance thermique ou électrique d’un barreau
rectiligne unidimensionnel est exigible.
Coefficient de transfert thermique de surface h.
Les transferts thermiques à l’interface entre un
fluide et une paroi solide sont décrits par
l’expression phénoménologique ϕ = h (TP – TF ) ,
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appelée parfois loi de Newton.
Rayonnement d’équilibre thermique. Loi de
Planck, loi du déplacement de Wien. Loi de
Stefan. Étendue spectrale du rayonnement
d’équilibre à une température donnée.
La démonstration de la loi de Planck est exclue.
La mémorisation de l’expression de la densité
spectrale de flux surfacique du rayonnement
d’équilibre ne peut être exigée mais les étudiants
doivent être capables de commenter les différents
termes qui y figurent.
Milieux transparents et milieux opaques. Flux
surfacique émis par un matériau absorbeur
intégral (dit "corps noir") isotherme. Bilan radiatif
à la paroi d’un corps noir isotherme convexe
recevant un flux connu ou un rayonnement
d’équilibre.
Les
notions
d’absorptivité,
réflectivité,
transmittivité , émissivité et luminance sont hors
programme.
La linéarisation du flux radiatif à la paroi d’un
corps noir en fonction de la différence des
températures permet de revenir sur le coefficient
de transfert de surface h et d’évaluer un ordre de
grandeur de la contribution radiative.
F. TRAVAUX PRATIQUES
Les connaissances et savoir-faire expérimentaux définis dans la section D) de la 1ere partie du
programme MPSI, la section E.1) de la 2 e partie du programme MPSI et dans la section F.1) qui suit
constituent un ensemble de compétences exigibles aux épreuves expérimentales des concours ; elles
peuvent en outre faire l’objet de questions aux épreuves écrites et orales. En revanche, les thèmes de
travaux pratiques de la section F.2) ne sont que des propositions ; leur utilisation relève de l’initiative
pédagogique du professeur.
Le matériel nécessaire à l’acquisition des connaissances et savoir-faire exigibles en
électrocinétique comprend :
Oscilloscope à mémoire numérique, interfaçable numériquement.
Générateur de signaux électriques (BF) avec modulation interne en fréquence et sortie d’une tension
image de la fréquence.
Ordinateur avec carte d’acquisition et logiciel de traitement.
Alimentation stabilisée en tension.
Multimètre numérique
Le matériel nécessaire à l’acquisition des connaissances et savoir-faire exigibles en optique
comprend :
Sources de lumière (blanche, lampes spectrales, laser).
Banc d’optique.
Lentilles minces convergentes et divergentes, miroirs sphériques et plan.
Collimateur.
Lunette autocollimatrice.
Viseur à frontale fixe.
Goniomètre.
Réseaux plans par transmission.
Interféromètre de Michelson.
Polaroïds.
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F.1. . Connaissances expérimentales exigibles
Programme
1.
Filtres
électrocinétique :
linéaires
Commentaires
en
Relevé du diagramme de Bode de filtres
du premier et du second ordre (gain en
amplitude et phase) : filtres passe-bas,
passe-haut, passe-bande.
Caractère intégrateur ou dérivateur dans On s’attache à montrer dans quelle mesure ces différents
qualificatifs sont appropriés.
un domaine limité de fréquences.
2. Interférométrie à deux ondes :
l’interféromètre de Michelson.
Obtention des franges du coin d'air,
d'égale épaisseur avec une lampe
spectrale.
Obtention des franges de la lame d'air,
d'égale inclinaison avec une lampe
spectrale.
3. Réseaux plans par transmission.
Mesure du pas d’un réseau à partir d’une
longueur d’onde connue ; mesure d’une
longueur d’onde, connaissant le pas du
réseau.
4. Polarisation de la lumière.
L’objectif est de faire comprendre aux étudiants les
différences physiques entre les deux types de franges et
leurs conséquences sur le choix des conditions d’éclairage
et d’observation.
Il existe plusieurs protocoles de réglage, mettant en oeuvre
un matériel différent. Les étudiants doivent avoir pratiqué
l’un de ces protocoles. Lors des épreuves d’évaluation, le
protocole adapté au matériel disponible doit être fourni au
candidat.
Les interférences en lumière blanche sont hors
programme. Les interférences en lumière polarisée sont
hors programme. Le choix des exemples d’application
relève de l’initiative du professeur.
L’étude des réseaux est l’occasion de revoir l’utilisation
du goniomètre étudié en première année.
La connaissance d’un protocole de réglage de la
perpendicularité de l’axe optique de la lunette et de son
axe de rotation n’est pas exigible. La connaissance d’un
protocole de réglage de la perpendicularité de la normale
au réseau à l’axe de rotation de la plate-forme n’est pas
exigible
La méthode du minimum de déviation n’est pas au
programme.
Lumière naturelle.
De façon seulement qualitative, on met en évidence la
Production et analyse d’une lumière polarisation par réflexion vitreuse et par diffusion.
polarisée rectilignement.
On se limite au fonctionnement des polariseurs
dichroïques (anisotropie d'absorption). On considère que
la lumière obtenue par un polaroïd est totalement
polarisée.
Les lames à retard sont hors programme.
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F.2 . Thèmes de travaux pratiques proposés
Le choix des thèmes de travaux pratiques relève de l’initiative du professeur, ceux qui figurent cidessous ne sont que des propositions. Toutefois les manipulations choisies doivent être en relation
avec les connaissances du programme et favoriser l’acquisition progressive d’une démarche
autonome.
Etude d’un oscillateur auto-entretenu quasi-sinusoïdal.
Etude d’un oscillateur à relaxation : multivibrateur astable.
Mesures optiques à l’aide de l’interféromètre de Michelson.
Expériences de diffraction à l’inf ini.
Source micro-onde et guides d’ondes « 3 cm ».
Mesure d’une conductivité thermique.
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